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钢铁的种类和用途

时间:2011-10-12 16:40来源:本站原创 作者:佚名 点击:
  • 1. 钢铁的特性

    铁(Fe)这元素占地壳元素总量的5.5%,世界上的金属总产量中钢铁占99.5%。自然界中自然铁极少,大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色,强度不是很大,故用处不大。通常我们所说的铁,或钢,其实是一种合金,这种合金主要成份为纯铁(Fe,含有锰,铬,钨等金属元素及碳,硅,硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要,它决定铁是否有展延性,是不是很脆,容不容易熔化。

    将铁矿石加入高炉还原而得的“熔铣”(hotmetal,即熔融生铁)含碳27.5%。将熔铣浇注到模中得一定的形状,称为铸铁(castiron)。铣铁(或生铁)无法锻造、轧制或压制,换句话说,它不允许作任何形式的机械变形。铣铁有白铣(whitepig iron)和灰铣(grey pig iron)的区别。白铣中的碳以碳化铁(Fe3C)的形式存在,故新的断口呈银白色;且因碳化铁硬而脆,所以白铣较硬且脆。至于灰铣中的碳以石墨的形式出现,故断口为灰色,且较白铣软且勒。

    磷与硫对铁来说,是很令人讨厌的元素,虽然磷可使铁之流动性变佳,但也使得铁变脆(此因磷与铁结合或硬脆的Fe3P)。至于硫呢?如果铁中含硫过多,则有热脆现象发生,即铁在高温加工的操作下脆裂(这是因为硫与铁结合成为硫化铁,铁与硫化铁成为共晶,形成网状,围绕在铁的晶体周围,因为共晶体的熔点较铁为低,所以在高温加工的温度下,铁与硫的共晶体熔融而铁未熔;此时若加以外力,铁即生裂痕)。

    如果加入某些特定的合金元素——锰、铬、镍、钼等等,可以增加钢铁的延性、抗拉强度,硬度,改进其铸造性质,增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理(即将钢料加热至某一预定高温,再以各种速率使其冷却),可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者,钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性,所以广泛地用来制造各种机械,设备及建筑楼房。

    一般将含碳量高于2%的铣铁或铸铁称为铁,而将含量少于2%的称为钢。

    2. 钢铁的种类与用途

    钢铁一般依照它的提炼方法可分为柏塞麦转炉钢(Bessemer converter),碱性转炉钢,平炉钢,电炉钢等。

    依所含成份则可分为碳钢,低合金钢,高合金钢等。

    依其产品形状则分为形钢(section),棒钢(bar),钢板(plat)。为了特殊目的,而加入各种合金元素可得特殊合金钢(special alloy steel)。下面对特殊合金钢的性质和用途,作一概略的说明。

    1 高温钢(high-temperature steel)用于制造锅炉。在500℃到600℃的温度下连续使用,仍能保持其机械特性。铜是高温钢的主要合金元素。

    2) 耐热钢(heat-resistant steel)。在钢中加入铬、镍和硅能使钢耐1300℃之高温。此种钢通常用于制造工业用炉及电阻丝等。

    3)不锈钢(stainless steel),在钢中加入少量铜可延缓钢在空气中的腐蚀率。若在钢中加12%以上之铬则可避免钢之腐蚀。若再加入镍则腐蚀性更好,且提高钢之勒性。目前食品工业及化学工业正广泛地使用不锈钢。厨房用具,餐具和外科用具也用不锈钢制造。

    4)工具钢(Tool steels)工具钢的含碳量高于结构用钢,通常用于制锯条,钻头等。特殊钢则加入铬、钨、钴、钼、钒等合金元素,并经适当的热处理。

    下面将钢铁之种类及用途作一简表,供读者参考。

    由上面的表可知,钢铁的种类非常多,而各种钢铁成品各有其特殊的用途;因而钢铁工业是一项包罗广泛的工业,要全面发展钢铁工业,实非一蹴可就的。 (责任编辑:zgltw)
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